{"id":3990,"date":"2017-01-13T09:00:42","date_gmt":"2017-01-13T09:00:42","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=3990"},"modified":"2017-01-16T10:03:14","modified_gmt":"2017-01-16T10:03:14","slug":"3d-struktur-graphen-mit-130120171","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/3d-struktur-graphen-mit-130120171\/","title":{"rendered":"MIT erforscht 3D-Struktur aus Graphen, 20x leichter und 10x st\u00e4rker als Stahl"},"content":{"rendered":"

Graphen ist daf\u00fcr bekannt das st\u00e4rkste Material der Welt zu sein. Das Problem: Es ist nur in 2D-Format verf\u00fcgbar und mit 0,03nm so dick was das Tausendstel eines Haares. Forscher hatten bislang Schwierigkeiten diese kohlenstoffatom-dicke \u201eFl\u00e4che“ in nutzbare 3D-Anwendungen zu \u00fcbersetzen.<\/p>\n

Von 2D zu 3D – Entdeckung neuer Strukturen<\/h3>\n

Ein Forschungsteam des Massachusetts Institut of Technology (MIT) \u00e4nderte dies undkreierte nun ein neues und wohl leichteste und zugleich st\u00e4rkste Material, das bislang bekannt ist, indem sie kleine Flocken aus Graphen mit Hilfe von Druck und Hitze zusammenfalteten. Das Resultat war ein neues, schwammf\u00f6rmiges Material, \u00e4hnlich aussehend wie eine Meereskoralle mit sagenhaften Eigenschaften.<\/p>\n

Computersimulation und echtes Experiment.<\/p><\/div>\n

\u201eSobald wir diese 3D-Strukturen geschaffen haben, wollten wir sehen, was die Grenze ist – was ist das st\u00e4rkste Material, das wir produzieren k\u00f6nnen\u201c, sagte\u00a0Mitforscher Zhao Qin. \u201eEine unserer Proben hatte 5 Prozent der Dichte von Stahl, aber die 10-fache St\u00e4rke.\u201c<\/p>

\"\"<\/a><\/div>\n

\u201eDie Geometrie ist der dominierende Faktor“\u201c<\/h3>\n

Das Geheimnis der ultrastarken Zugfestigkeit von Graphen liegt in der charakteristischen Anordnung der Kohlenstoffatome.\u00a0Diese \u00dcberlegung f\u00fchrte\u00a0zu der Erkenntnis, dass die geometrische Form wichtiger sei, als die Materialeigenschaft selbst, und dass \u00e4hnlich\u00a0starke und zugleich leichte Materialen aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden k\u00f6nnen, solange die neu entdeckte geometrische Figur beibehalten wird.<\/p>\n

Was bei der Verformung von Graphen passiert, verh\u00e4lt sich wie mit einem Blatt Papier: Ein glattes, einzelnes Blatt Papier ist nicht sonderlich robust. Sobald man es jedoch ein paar mal Faltet oder zerkn\u00fcllt, steigt die St\u00e4rke um das Vielfache.<\/p>\n

Graphenstruktur\u00a0unter dem Mikroskop<\/p><\/div>\n

Das hei\u00dft man k\u00f6nnte also die Eigenschaften von Graphen auf viele andere Materialien \u00fcbertragen, solange die entdeckte Struktur \u00fcbernommen wird: \u201eMan k\u00f6nnte entweder das echte Graphenmaterial verwenden oder die Geometrie verwenden, die wir mit anderen Materialien wie Polymere oder Metalle entdeckt haben\u201c, sagt Buehler. \u201eDie Geometrie ist der dominierende Faktor. Es ist etwas, dass das Potenzial hat, auf viele Dinge \u00fcbertragen zu werden.\u201c<\/p>\n

Per 3D-Druck wurden dann ultrastarke Objekte aus Kunststoff mit neuentdeckter Form gedruckt. So k\u00f6nnen die\u00a0Grapheneigenschaften\u00a0zu einem niedrigen Preis reproduziert werden. Der Versuch die Struktur mit Graphen selbst zu drucken, erwies sich als Fehlversuch, da die Strukturen aufgrund der\u00a0geringeren Dichte als Luft immer wieder zerfielen.<\/p>\n

Verschiedene Anwendungsbereiche<\/h3>\n

Die Entdeckungen der MIT-Forscher k\u00f6nnten Anwendungen in mehreren Bereichen finden.\u00a0Beispielsweise k\u00f6nnten Betonstrukturen wie Br\u00fccken mit einer \u00e4hnlichen por\u00f6sen Geometrie wie im Graphen hergestellt werden, w\u00e4hrend sich die winzigen Poren der Geometrie auch in Filtrationssystemen f\u00fcr die Wasser- oder chemische Verarbeitung als n\u00fctzlich erweisen k\u00f6nnten.<\/p>\n